Η διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών είναι εξαιρετικά σημαντική για το κύτταρο. Δεδομένου ότι οι πρωτεΐνες είναι πολύπλοκες ουσίες που παίζουν σημαντικό ρόλο στους ιστούς, είναι απαραίτητες. Για το λόγο αυτό, μια ολόκληρη αλυσίδα διεργασιών βιοσύνθεσης πρωτεϊνών πραγματοποιείται στο κύτταρο, η οποία λαμβάνει χώρα σε πολλά οργανίδια. Αυτό εγγυάται την κυτταρική αναπαραγωγή και τη δυνατότητα ύπαρξης.
Η ουσία της διαδικασίας της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών
Η μόνη θέση για σύνθεση πρωτεϊνών είναι το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο. Εδώ βρίσκεται ο κύριος όγκος των ριβοσωμάτων, τα οποία είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Ωστόσο, πριν ξεκινήσει το στάδιο της μετάφρασης (η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης), απαιτείται ενεργοποίηση του γονιδίου, το οποίο αποθηκεύει πληροφορίες για τη δομή της πρωτεΐνης. Μετά από αυτό, απαιτείται αντιγραφή αυτού του τμήματος DNA (ή RNA, εάν ληφθεί υπόψη η βακτηριακή βιοσύνθεση).
Μετά την αντιγραφή του DNA, απαιτείται η διαδικασία δημιουργίας αγγελιαφόρου RNA. Με βάση αυτό θα πραγματοποιηθεί η σύνθεση της πρωτεϊνικής αλυσίδας. Επιπλέον, όλα τα στάδια που συμβαίνουν με τη συμμετοχή νουκλεϊκών οξέων πρέπει να συμβαίνουν στον πυρήνα του κυττάρου. Ωστόσο, δεν γίνεται εδώ η πρωτεϊνοσύνθεση. Αυτό είναιτοποθεσία όπου πραγματοποιούνται οι προετοιμασίες για τη βιοσύνθεση.
Βιοσύνθεση ριβοσωμικών πρωτεϊνών
Η κύρια θέση όπου λαμβάνει χώρα η πρωτεϊνοσύνθεση είναι το ριβόσωμα, ένα κυτταρικό οργανίδιο που αποτελείται από δύο υπομονάδες. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός τέτοιων δομών στο κύτταρο και βρίσκονται κυρίως στις μεμβράνες του τραχιού ενδοπλασματικού δικτύου. Η ίδια η βιοσύνθεση συμβαίνει ως εξής: το αγγελιαφόρο RNA που σχηματίζεται στον πυρήνα του κυττάρου εξέρχεται μέσω των πυρηνικών πόρων στο κυτταρόπλασμα και συναντά το ριβόσωμα. Στη συνέχεια, το mRNA ωθείται στο κενό μεταξύ των υπομονάδων του ριβοσώματος, μετά το οποίο σταθεροποιείται το πρώτο αμινοξύ.
Στο μέρος όπου συμβαίνει η πρωτεϊνοσύνθεση, τα αμινοξέα παρέχονται με τη βοήθεια του RNA μεταφοράς. Ένα τέτοιο μόριο μπορεί να φέρει ένα αμινοξύ τη φορά. Ενώνονται με τη σειρά τους, ανάλογα με την αλληλουχία κωδικονίων του αγγελιαφόρου RNA. Επίσης, η σύνθεση μπορεί να σταματήσει για λίγο.
Όταν κινείται κατά μήκος του mRNA, το ριβόσωμα μπορεί να εισέλθει σε περιοχές (εσώνια) που δεν κωδικοποιούν τα αμινοξέα. Σε αυτές τις θέσεις, το ριβόσωμα απλώς κινείται κατά μήκος του mRNA, αλλά δεν προστίθενται αμινοξέα στην αλυσίδα. Μόλις το ριβόσωμα φτάσει στο εξόνιο, δηλαδή στη θέση που κωδικοποιεί το οξύ, τότε επανασυνδέεται με το πολυπεπτίδιο.
Μετασυνθετική τροποποίηση πρωτεϊνών
Αφού το ριβόσωμα φτάσει στο κωδικόνιο λήξης του αγγελιοφόρου RNA, ολοκληρώνεται η διαδικασία της άμεσης σύνθεσης. Ωστόσο, το μόριο που προκύπτει έχει μια πρωτογενή δομή και δεν μπορεί ακόμη να εκτελέσει τις λειτουργίες που έχουν δεσμευτεί για αυτό. Για να λειτουργήσει πλήρως, το μόριοθα πρέπει να οργανωθεί σε μια συγκεκριμένη δομή: δευτερογενής, τριτογενής ή ακόμα πιο σύνθετη - τεταρτοταγής.
Δομική οργάνωση της πρωτεΐνης
Δευτερογενής δομή - το πρώτο στάδιο της δομικής οργάνωσης. Για να το επιτύχει, η πρωταρχική πολυπεπτιδική αλυσίδα πρέπει να σπειρωθεί (να σχηματίσει άλφα έλικες) ή να διπλωθεί (να δημιουργήσει στιβάδες βήτα). Στη συνέχεια, για να καταλάβει ακόμη λιγότερο χώρο σε όλο το μήκος, το μόριο συστέλλεται ακόμη περισσότερο και τυλίγεται σε μια μπάλα λόγω υδρογόνου, ομοιοπολικών και ιοντικών δεσμών, καθώς και αλληλεπιδράσεων μεταξύ ατόμων. Έτσι, λαμβάνεται η σφαιρική δομή της πρωτεΐνης.
Τεταρτοταγής δομή πρωτεΐνης
Η τεταρτοταγής δομή είναι η πιο περίπλοκη από όλες. Αποτελείται από πολλά τμήματα με σφαιρική δομή, συνδεδεμένα με ινιδώδη νημάτια του πολυπεπτιδίου. Επιπλέον, η τριτοταγής και τεταρτοταγής δομή μπορεί να περιέχει ένα υπόλειμμα υδατάνθρακα ή λιπιδίου, το οποίο διευρύνει το φάσμα των πρωτεϊνικών λειτουργιών. Συγκεκριμένα, οι γλυκοπρωτεΐνες, σύνθετες ενώσεις πρωτεϊνών και υδατανθράκων, είναι ανοσοσφαιρίνες και επιτελούν προστατευτική λειτουργία. Επίσης, οι γλυκοπρωτεΐνες βρίσκονται στις κυτταρικές μεμβράνες και λειτουργούν ως υποδοχείς. Ωστόσο, το μόριο τροποποιείται όχι εκεί όπου συμβαίνει η πρωτεϊνοσύνθεση, αλλά στο λείο ενδοπλασματικό δίκτυο. Εδώ υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης λιπιδίων, μετάλλων και υδατανθράκων σε πρωτεϊνικούς τομείς.
